随着国家环保监管力度的加大，UV固化技术作为一种绿色环保的技术得到了越来越多的关注。采用UV辐射固化技术的涂料和油墨配方中含有的挥发性有机物质(VOC)是很低的，有时会被这一技术的早期积极推广者称为“零VOC”、“100%固含”、“挥发份可忽略”或者“无VOC”。但实际操作环境中所使用的石英玻璃罩随着时间推移会变脏的情况说明，这些说法不完全准确。

　　那么UV固化中的原材料及配方中的挥发份究竟有多少?对于UV固化产品，由于其应用条件不同于传统溶剂型涂料的特殊性，并不能采用传统的测定固含的方法来对其挥发份进行测定，而需要采用专门的测试方法来进行。

　　美国材料与试验协会(American Society for Testing Materials, ASTM)曾先后就UV材料中的挥发性测定发布了两个标准，分别是首次于1993年颁布的D5403 (Standard Test Methods for Volatile Content of Radiation Curable Materials，辐射固化材料挥发份含量的标准测试方法)，以及首次于2011年颁布的D7767 (Standard Test Method to Measure Volatiles from Radiation Curable Acrylate Monomers, Oligomers, and Blends and Thin Coatings Made from Them，辐射固化丙烯酸酯单体、齐聚体和混合物以及由它们所制造的薄涂层的挥发份含量的标准测试方法)。

　　来自于3M公司的Robin E. Wright，参与了这些标准的制定，并采用这些方法对一系列UV单体、齐聚体以及配方产品进行了挥发性组份含量的测定。

　　在ASTM D7767测试标准制定过程中对一系列单体进行挥发性组份测定的结果如下表。从表中可以看出，总的挥发性组份含量和丙烯酸酯单体的官能度表现出负相关，也就是说单体的官能度越高，挥发性组份含量越低。

　　表1　　一些常用丙烯酸酯单体的总挥发份含量

　　Robin采用D7767-11的测试方法，对从BASF，Cytec，Cognis，Nazdar，San Esters和Sartomer等6家公司所获得的单体(如表2)进行了挥发性含量的测试。测试时采用19.6g的单体样品，添加0.4g的光引发剂TPO-L，滚动混合一夜，然后采用200W的氙/汞灯照射80秒，所测得的UVA峰值辐照功率为100-110mW/cm²。

　　表2　　所测定的丙烯酸酯单体名称及英文缩写

　　对这些单体测定所得到的挥发性组份含量结果如图1。需要注意的是这里测定的挥发性组份并非挥发性有机物质(VOCs)，因为这里所测得的重量损失可能会包含水份以及丙酮等非VOC溶剂。从图中可以看出不同供应商的单体的挥发性组份含量可能相似或者差别很大。

　　图1　　按单体分类的不同单体的总挥发份含量

　　对不同供应商的同一单体，或者同一个供应商不同批次的同一单体的测定结果如图2。请注意，该图中单个柱形图中相同颜色表示同一供应商，但不同柱形图中的相同颜色并不一定是同一供应商。图2中所测定的单体都是由生产商提供的新样品，推测应该都是在一年之内生产的。Robin也对其实验室中的一些老样品进行了测定，但结果并没有在图2中显示。对老样品的测试结果表明，放置时间长的结果是总挥发性组份会更高，这说明转换率更低，更多的非反应组份存在或者可能的污染物。

　　图2　　不同供应商及同一供应商不同批次的单体的总挥发份含量

　　ASTM D7767-11同时提供了一个通过各个组份的挥发性组份含量来计算其混合物挥发性组份的方法。比如，如果涂料是由X和Y两个单体按50:50比例组成的，而它们的挥发份含量分别为2.6%和1.2%的话，那么这个混合涂料的挥发份含量的计算值就是1.9%。不过，获得X和Y两个单体混合物的挥发份含量的更好方法还是对其混合物进行挥发份含量的测定，而这个测量值通常会更低，因为混合物在进行固化时各组份之间会有协同效应发生。

　　Robin更早一些时候基于ASTM D-5403测试方法对部分齐聚体或齐聚体和单体混合物的挥发份含量数据如表3。该测试方法也是添加2%的光引发剂TPO-L，紫外光照射60秒，并在110℃烘60分钟。不过表中用*标出的最后三个没有添加光引发剂及紫外光照射，而仅仅是有烘的步骤。从表中所测得的数据来看，齐聚体以及齐聚体和单体的混合物的挥发份含量都是很低的。

　　表3　　部分代表性齐聚体或其和单体混合物的挥发份含量

　　参考资料：

　　RE Wright, MB Baker, RK Swanson and RL Walter, “Estimating Emissionsfrom Thin Radiation-Curable Coatings”, RadTech Report 2008

　　RE Wright, “Measuring Volatiles from Radiation-Curable AcrylateMonomers, Oligomers and Blends”, RadTech Report 2012

　　ASTM D7767-11 “Standard Test Method to Measure Volatiles fromRadiation Curable Acrylate Monomers, Oligomers, and Blends and Thin CoatingsMade from Them”

　　ASTMD5403-93 “Standard Test Methods for Volatile Content of Radiation CurableMaterials”